KAIVOSTEN VESITASE JA KAIVOSPATOJEN HYDROLOGINEN …

KAIVOSTEN VESITASE JA KAIVOSPATOJENHYDROLOGINEN MITOITUS

KIRSI HAANPÄÄPÖYRY FINLAND OY

KAINUUN ELINKEINO-, LIIKENNE- JA YMPÄRISTÖKESKUSKOULUTUSPÄIVÄ KAIVOSPATOJEN OMISTAJILLE23.11.2015

COPYRIGHT©PÖYRY

KIRSI-MARJA HAANPÄÄRegional Operations Northern Europe – WaterHead of Department

EXPERIENCE AND EDUCATION SELECTED PROJECT REFERENCES• University of Oulu, Environmental Engineering

(graduated 2007)• In Profession Since: 2007 | Joined Pöyry: 2008• Before Pöyry: Häme Regional Environmental Centre -

Assisting tasks for dam safety authority,Secretary for the working group preparingthe dam safety guide (MMM)

KEY COMPETENCIES

• Water Resources Management – general mine watercycle engineering

• Water balance calculations including hydraulicevaluations

• Mine water treatment (general knowledge onprocesses, equipment, costs and common practices inFinland)

• Tailings handling• Tailings water management

• Kevitsa Ni-Cu-PGE Mine, Finland. Client: FQM Kevitsa Mining Oy(2010 - )

• 2015, Tailings transportation pipeline hydraulic review andbooster station pre-engineering; Tailings dam uplift designreview (project management); Water balance update (excel-model) and re-runs of the Goldsim –model

• Previous phases: Water balance creation and update (excel-model), smaller engineering tasks related to site watermanagement

• Kittilä Gold Mine, Finland. Client: Agnico Eagle Finland Oy (2013 - )• 2015: Leaking dam reparation engineering, project quality

control• Expansion project 2013: Hydraulic Engineering of long

distance water and slurry transportation pipelines• Hannukainen Mining Project, Finland

• Discipline manager of water management and tailings workpackages at the DFS –phase (2011-2013), Northland MinesOy

• Water balance update and water management systemengineering at the environmental permitting phase (2015),Hannukainen Mining Oy

• Sokli Phosphate Mining Project, Finland. Client: YARA Suomi Oy(2013-2015)

• Water balances and genera water management systemengineering at the environmental permitting phase

23.11.2015, KAJAANIKAINUUN ELINKEINO-, LIIKENNE- JA YMPÄRISTÖKESKUS 2

COPYRIGHT©PÖYRY 3

PÖYRY MINE REFERENCES IN FINLAND

AuLappland Goldminers Oy

Sodankylä/Pahtavaara

PYara Suomi Oy

Savukoski/Sokli

Ni-Cu-PGE-AuFQM Kevitsa Mining Oy

Sodankylä/Kevitsa

PGE-Au/Cu/Ni-CoGold Fields AP Oy

Ranua/Suhanko

Ni-Co/Zn/CuTalvivaara Sotkamo Oy / Terrafame

Talvivaara/Sotkamo

AuEndomines Oy

Ilomantsi/Pampalo

Cu/Au-Zn-Co/Ni

Kylynlahti Copper Oy

Kylynlahti-LuikonlahtiCu/Zn/SFQM Pyhäsalmi Mine Oy

Pyhäjärvi/Pyhäsalmi

AuDragon Mining Oy

Huittinen/Jokisivu

Ni-Cu-CoBelvedere Mining Oy

Nivala/Hitura

AuNordic Mines AB

Raahe/Laivakangas

CrOutokumpu Chrome Oy

Kemi

Ni/Cu/PGE/AuAA Sakatti Mining Oy

Sodankylä/Sakatti

Fe/Cu-AuNorthland Mines Oy /Hannukainen Mining Oy

Kolari/Hannukainen

AuAgnico Eagle Finland Oy

Kittilä/Suurikuusikko

Operating mine

Significant mine plan

Geoscientific consulting:Exploration services,drillings & claimmanagement, geology,geophysics, rockmechanics, hydrogeologyetc.

Environmental consulting:Base line studies, ESIAs,Permit applications, riskassessments, legal reviews,audits, hydrological studies,environmental monitoring

TalcMondo Minerals B.V.

Sotkamo/Lahnaslampi

Engineering services(Infrastructure, auxiliaryfacilities): geotechnical,water & wastemanagement, closureplans etc.

Engineering services:CM, civil, mechanical,piping, electrical,automation, HVAC,Process etc.

PYara Suomi Oy

Siilinjärvi

LimestoneNordkalk Oyj

Lappeenranta/Ihalainen

V/Fe/TiMustavaaran Kaivos Oy

Taivalkoski/Mustavaara

COPYRIGHT©PÖYRY

ESITYKSEN SISÄLTÖ

1. KAIVOSTEN VESIENHALLINNAN KESKEISET PERIAATTEET2. VESITASEEN MÄÄRITTÄMINEN

1. Mikä on vesitase?2. Vesitaseeseen vaikuttavat muuttujat / tekijät3. Vesitaseen laskenta ja herkkyysanalyysit4. Vesitaseen huomioiminen kaivoksen vesienhallinnan suunnittelussa

10:30 – 10:40 TAUKO

3. KAIVOSPATOJEN HYDROLOGINEN MITOITUS1. Lainsäädännön vaatimukset ja patoluokat2. Kaivoksen vesitaseen huomioinen patojen mitoituksessa3. Prosesseihin liittyvien riskien huomioinen patojen mitoituksessa

4. YHTEENVETO JA KESKUSTELU

11:50 LOUNAS


COPYRIGHT©PÖYRY

KAIVOSTEN VESIENHALLINNAN TAVOITTEET

· Saada riittävästi ja riittävän laatuista vettäprosessin tarpeisiin– Rikastamon vesikierto ja käyttökohteet

ratkaisevat raakaveden ottomäärän– Raakaveden ottomäärä pyritään AINA

minimoimaan mutta monista käytännönsyistä etenkään uuden kaivoksenylösajovaiheessa ei välttämättä heti päästätavoiteltuun vesien kiertoasteeseen

· Minimoida ympäristövaikutukset ja täyttäävähintään ympäristöluvan vaatimukset– Ympäristölupien vaatimukset

– Vesimääriin liittyen à vesienvarastoiminen ja varastojenpurkaminen

– Vesijakeiden laatuun liittyen àvesienkäsittely (kootusti taijaekohtaisesti)


Ympäristönvaatimukset

Prosessinvaatimukset

Toimintojenkehittyminen

Vesitase

VesienhallinnansuunnitteluVesienhallinta

COPYRIGHT©PÖYRY

VESIENHALLINNAN KESKEISET PERIAATTEET, ESIMERKKIKAIVOKSEN VESIKIERROSTA

6

Lisäraakavesi- reagenssien valmistus- pumppujen tiivistevedet- huuhteluvedet- jäähdytysvedet

Läjitysalueet

PROSESSI

Vesivarasto

Rikastushiekka-alueet

Louhokset

Maanläjitysalueet

KierrätysvesiRikastushiekka

Suotovedet

Valuma + mahd. maapohjan vedetLouhoksen kuivanapito

Purkuvesi /Ylitevesi

Osa vedestä sitoutuu rikastushiekkaan

23.11.2015, KAJAANIKAINUUN ELINKEINO-, LIIKENNE- JA YMPÄRISTÖKESKUS

COPYRIGHT©PÖYRY

ESITYKSEN SISÄLTÖ



10:30 – 10:40 TAUKO



11:50 LOUNAS


COPYRIGHT©PÖYRY

MIKÄ ON VESITASE?

· EI rikastusprosessin vesi- ja massatase· EI ole yksi numero

· Käsittää koko kaivoksen toiminta-alueen ja kaikki toiminnot· Käsittää likaiset ja puhtaat vedet· Käsittää vesimäärien osalta:

– Prosessin;– Louhinnan;– Sivukiven läjityksen;– Muiden maa-aineiden ja malmin läjityksen;– Rikastushiekan läjityksen;– Vesialtaat;– Aluekuivatuksen (likaiset ja puhtaat vedet).

· Tulee olla riittävän TÄSMÄLLINEN (accurate), LUOTETTAVA (reliable) ja MUKAUTUVA ERISKENAARIOIDEN SUHTEEN

· Kaivokselle tärkeämpää saada ”oikea vesitase” kuin ”vesitase oikein”. On työkalu!


”Site Wide Water Balance”

COPYRIGHT©PÖYRY

MIKÄ ON VESITASE?

· Palvelee:– Kaivoksen vesienhallinnan suunnittelua ja operointia;

– Ympäristövaikutusten arviointia (YVA- ja lupaprosessit, kaivoksen toiminta).

· Vastaa kysymyksiin:– Miten paljon vettä muodostuu toiminnasta ja miten paljon vettä kuluu / varastoituu?– Miten paljon ylimääräisiä vesiä joudutaan purkamaan kaivostoimintojen alueelta?– Miten paljon lisävettä tarvitaan?

· Voi olla:– Vuositasolla tuotettu;– Kuukausitasolla tuotettu;– Spesifisesti esim. kevätvaluntakaudelle tuotettu.

· On päivitettävä toiminnan aikana havaintojen perusteella!



COPYRIGHT©PÖYRY

MIKÄ ON VESITASE?

Tuleva = Lähtevä ± Varastoituminen


Taselaskennan pääperiaate – ”Site Wide Water Balance”

OSA-ALUE EB

∆SE=A+B+C-D±∆S

COPYRIGHT©PÖYRY

KAIVOKSEN VESIKIERTOVeden kierrätys,

vesien varastoiminen javarastojen purkaminen

MIKÄ ON VESITASE?



Lisäraakavesi

Toiminta-alueella ja toiminnoistamuodostuvat vesijakeet

Ympäristöön johdettavat vesijakeet

Häviöt prosesseissa

COPYRIGHT©PÖYRY

VESITASEESEEN VAIKUTTAVAT MUUTTUJAT / TEKIJÄT

· Ilmatieteen laitos, 2012. Tilastoja Suomen ilmastosta 1981-2010.– Keskimääräiset kuukausi- ja vuositason lämpötilat ja lämpötilojen ääriarvot;– Keskimääräiset kuukausi- ja vuositason sademäärät ja sademäärien ääriarvot;– Lumen syvyydet 15.pv ja kuun viimeinen päivä.

· Suomen ympäristökeskus, 2012. Hydrologinen vuosikirja 2006-2010.– Valuma (l/s/km²) tarkasteluvuoden osalta päivätasolla sekä pidemmän ajan keskiarvo;– Sadanta kuukausitasolla ja lumen vesiarvo;– Haihdunta kuukausitasolla (Class A);– Järvien jäätyminen ja jäänpaksuus kuukausitasolla.

· Ympäristöhallinnon HERTTA -tietokanta ja vesistömallijärjestelmä– Vuorokausitason dataa mm.qHaihduntaq Sadantaq Valunta [mm/vrk]q Jäänpaksuus

· Ilmatieteenlaitoksen ilmastotietokannan data (maksullinen).· Kaivosten omat mittausasemat.


Hydrologiset tekijät – Käytettävissä oleva data Suomessa

COPYRIGHT©PÖYRY

VESITASEESEEN VAIKUTTAVAT MUUTTUJAT / TEKIJÄTTYYPILLISET HYDROLOGISET ARVOT


· Tyypillisiä vaihteluvälejä Pohjois-Suomessaq Vuosisadanta 550-650 mmq Haihdunta 250-400 mmq Valuma 9…13 l/s/km² (~280-410mm)q Lumen sulaminen pääosin (huhti-) toukokuussaq Toukokuun ”kevätpiikki” 100-170 mm/kk (~35…65 l/s/km²)q Vuoden keskilämpötila -1°C…+1°C

Lähde: Ilmatieteenlaitos, 2012.Tilastoja Suomen ilmastosta 1981-2010.

COPYRIGHT©PÖYRY


· Todennäköisyyksien määrittäminen toistuvuusanalyysien avulla – menetelmiä esim.:– Gumbel -jakauma (ääriarvojakauma)– Pearson III-tyypin jakauma– Weibull -jakauma

· 1/20 (todennäköisyys 5%)– Erittäin todennäköinen

· 1/100 (todennäköisyys 1%)– Vesienhallintajärjestelmän pitää vielä toimia tällaisessa tilanteessa tai pitää olla

varautumissuunnitelmat– Patoturvallisuus – vesistöpadon mitoitustulva 3-luokan padolle (1/100 – 1/500)

· 1/500 – 1/1000 (todennäköisyys 0.2 – 0.1%)– Patoturvallisuus – vesistöpadon mitoitustulva 2-luokan padolle

· 1/5000 – 1/10000 (todennäköisyys 0.02 – 0.01%)– Patoturvallisuus – vesistöpadon mitoitustulva 1-luokan padolle


Hydrologiset tekijät – sääilmiöiden esiintymistodennäköisyys

COPYRIGHT©PÖYRY



Hydrologiset tekijät – sääilmiöiden esiintymistodennäköisyys

- 51a data- Ka. 489 mm/a

- 1/20a 640mm/a- 1/50a 700 mm/a- 1/100a 745 mm/a

Yleistys:Kun keskimääräisetolosuhteet on arvioitu,tulee varautuavielä noin 1.5 – 1.6 xolosuhteisiin

COPYRIGHT©PÖYRY


· Maaperä- ja pohjavesiolosuhteet– Suomessa n. puolet sateesta (300 – 400 mm/v) imeytyy maaperään (poistuu vesitaseesta,

ainakin väliaikaisesti);– Paikalliset olosuhteet (maa- ja kallioperän vedenjohtavuus, sateen määrä ja kesto, maaston

muoto ja kaltevuus, kasvillisuus, päällysteet) vaikuttavat veden imeytymiseen;– Osa imeytyneestä vedestä suotautuu pohjavedeksi;qMoreenimailla 10-30% sadannastaqKarkeilla moreenimailla jopa 50%qTurvemailla 30-40%

· Imeytymisen lisäksi maaperästä voi myös kertyä vesiä, esim. läjitysalueiden turvekerroksetkokoonpuristumisen ja huokosveden vapautumisen vuoksi. Määrät voivat olla väliaikaisesti varsinsuuria!

· Toimintojen keskinäinen sijainti vaikuttaa vesitaseeseen

Aluekohtaiset tiedot (ilmasto, maaperä, pohjavesiolosuhteet) sekä toimintojensijoittuminen yleensä tunnettuja jo hankevaiheessa. Suurimmat epävarmuudet

liittyvätkin louhosten kuivatusvesimääriin ja rikastushiekka-alueidenvesitaseisiin + odottamattomiin tekijöihin!


Muut tekijät

COPYRIGHT©PÖYRY

VESITASEESEEN VAIKUTTAVAT MUUTTUJAT / TEKIJÄTLOUHOSTEN KUIVATUS

· Vaikuttaa– louhoksen syvyys ja muoto– maaperän ja kallioperän

vedenjohtavuusominaisuudet· Kallioperän rakojen ja

rikkonaisuusvyöhykkeiden tuntemus· Keinoja

– Pumppaustestit ja virtausmittauksetkairanrei’istä

àAnalyyttiset mallilaskelmatàNumeeriset pohjavesimallit (steadystate/transient)

àsamalla voidaan arvioida kuivatuksenvaikutusta alueen pohjavesiin

àErittäin merkittävä epävarmuustekijäjohtuen hydrogeologisten olosuhteidenselvittämisen haasteista!


Lähde: Marinelli, F. and Niccoli, W.L., 2000. Simple Analytical Equations forEstimating Ground Water Inflow to a Mine Pit. GROUND WATER. Vol.38, No.2. 2000.

COPYRIGHT©PÖYRY

VESITASEESEEN VAIKUTTAVAT MUUTTUJAT / TEKIJÄTRIKASTUSHIEKKA-ALUEIDEN VESITASEET

· Rikastushiekka-alueiden vesitaseiden määrittäminen monimutkaista– Sadanta ja valuntakertoimet– Haihdunta (määrä, alue, kertoimet)– Suotautuminen pohjan kautta

· Mihin kiintoainespitoisuuteen rikastushiekka jää läjityksen painosta aiheutuvan konsolidaation jälkeen?· Missä vaiheessa rikastushiekasta eroava vesi erottuu?· Rikastushiekkaan sitoutuvan vesimäärän merkitys voi olla erittäin merkittävä vesitaseen

kannalta! (merkittävä epävarmuustekijä, etenkin jos toimintavaiheen kokemuksia ei käytössä)· Erikoistapauksena sakeutettu rikastushiekka/pasta, joiden osalta veden erottuminen poikkeaa

selvästi tavanomaisesta rikastushiekasta


Haihdunta

Haihdunta

Infiltraatio

Suotautuminen

Suotautuminen

Salaojitus

COPYRIGHT©PÖYRY


ESIMERKKI: RIKASTUSHIEKAN KA-PITOISUUDEN MUUTOSLÄJITYKSESSÄ


Esimerkkitapaus 1

Mitoitusvirtaama (ka) 300 t/hKa-pit. 25 m-%Vettä lietteessä 900 t/h [m³/h]

Lopullinen ka-pit. läjityksessä 70 m-%Rikastushiekasta eroavan veden määrä 771 t/h [m³/h]

6,8 Mt/a

Esimerkkitapaus 2



7,2 Mt/a

Erotus 0,4Mm³/a à ei suuri volyymi, mutta jos ei voida purkaa pois kaivosalueelta,esim. 10 vuoden ajan kumuloituneena 4Mm³!

COPYRIGHT©PÖYRY


ESIMERKKI: SAKEUTETUN RIKASTUSHIEKAN LÄJITYS VS.TAVANOMAINEN SLURRY


Esimerkkitapaus 1 (läjitys slurryna)



Esimerkkitapaus 2 (läjitys sak. rikastushiekkana)



→ asettuminen jyrkempään kalvetuuskulmaan

→ pienempi pinta-alatarve

→ patojen tarve vähäisempi

→ aineen leviämisominaisuudet "heikommat"

COPYRIGHT©PÖYRY

ESIMERKKI KAIVOKSEN VESITASEESTA RIKASTUSHIEKAN ERIKIINTOAINESPITOISUUKSILLA


COPYRIGHT©PÖYRY

VESITASEEN MÄÄRITTÄMINENVESITASEMALLEISTA

· Yleiset vaiheet– Tavoitteiden määrittäminen– Konseptuaalisen mallin luominen– Soveltuvan ohjelmiston valitseminen– Avainasemassa olevien rajoittavien tekijöiden

määrittäminen (esim. maksimipurkuvesimäärä)– Yleisten rajoitusten määrittäminen– Lähtödatan kokoaminen– Laadunvarmistus– Kalibrointi ja validointi (jos mahdollista)– Herkkyyden määrittäminen– Tulosten vertaaminen rajoittaviin tekijöihin– Uudelleenlaskennat– Jälkiseuranta

· Taulukkolaskentapohjaiset mallitq Nopeita tuottaa, voidaan tehdä hyvinkin

tarkoiksiq Antavat hyvän yleiskäsityksen vesitaseestaq Eivät kovin joustavia erilaisten

skenaarioiden tarkastelulle§ Excel§ Ks. esimerkkitaulukko

· Simulaattoritq Parempi käyttöliittymä mallin kehitykseenq Monimutkaisemmat mallit mahdollisiaq Yleensä käytetään yksityiskohtaisempaan

suunnitteluunq Joustavampia eri skenaarioiden

tarkasteluille§ GoldSim§ MATLAB Simulink§ Stella


Iterointiprosessi, vesitasetarkentuu eri hankevaiheissa

COPYRIGHT©PÖYRY

VESITASEEN MÄÄRITTÄMINENOSATEKIJÖIDEN VARMUUS / EPÄVARMUUS

• Herkkyysanalyysit

Osittaisherkkyysanalyysi (partialsensitivity analysis)

Parhaan ja huonoimmantapauksen analyysi (best andworst case analysis)

Monte Carlo -herkkyysanalyysi(Monte Carlo sensitivity analysis)

ü Esim. rikastushiekan ka-pit.läjityksessä

ü Esim. louhostenkuivatusvesimäärä

ü Esim. muutosvuosisadannassa


COPYRIGHT©PÖYRY

VESITASEEN HUOMIOIMINEN KAIVOKSEN VESIENHALLINNANSUUNNITTELUSSA – VEDEN VARASTOIMINEN

· Vesitaselaskennan tuloksistatiedetään määrät muodostuvillevesille

· Ympäristön vaatimuksistasaadaan rajoitukset / ehdotyliteveden määrälle ja ylitevesienpurkamisen jakautumiselleàUsein tavoitteena, että vesiä

puretaan silloin kuin vesistöjenvirtaamat suurimmillaan

àRistiriita veden varastoimisentavoitteiden kanssa!

· Varastoiminen on välttämätöntä,jotta pumppauskapasiteetit japutkilinjojen dimensiot eivätmuodostu kohtuuttomiksiàkevättulvavesiä ei voida purkaasulamisen mukaan


· Vettä on varastoitava myös sen riittävyydentakaamiseksi

· Vesivarastoaltaille on laadittava säännöstelylaskelmatja suunnitelmat altaiden säännöstelylle.

COPYRIGHT©PÖYRY

VESITASEEN HUOMIOIMINEN KAIVOKSEN VESIENHALLINNANSUUNNITTELUSSA - VARAJÄRJESTELMÄT

· Vesitaseen mukaisiin vesimääriin liittyy aina vesien laatu

· Vesienhallintajärjestelmän on oltava riittävän joustava, mikäli– Vesimäärät ovat poikkeavia– Vesien laatu on poikkeavaa

· Varajärjestelmän kunnollinen käyttö edellyttää vesimäärien ja vesien laadun riittäväätarkkailua ja varautumissuunnitelmaa poikkeuksellisten tilanteiden varalle

· Varajärjestelmä voi olla esim.– Valmiiksi rakennettu lisäpumppauskapasiteetti kriittisillä pumppaamoilla (esim. normaali

pumppukonfiguraatio 2+1 ja poikkeustilanteessa 3+0)– Valmiiksi järjestetyt pumppauslinjat toissijaisiin kohteisiin (esim. avolouhokset tai patoaltaat)– Siirrettävien pumppaamojen varustaminen– Varautuminen lisäpumppaukseen rakentamalla riittävän suuret putkilinjat tai varalinjat tai

huomioimalla maksimitilanne paineluokissa


COPYRIGHT©PÖYRY

VESITASEEN HUOMIOIMINEN KAIVOKSEN VESIENHALLINNANSUUNNITTELUSSA – MITTAUS JA SÄÄTÖ

· Vesienhallintajärjestelmä tulisi varustaa riittävilläsäädöillä ja automatiikalla

àPitää ymmärtää miten logiikka ja ohjaus toimii jamitä mahdollisuuksia ja rajoituksia onà ESIMERKKI: louhosten kuivatusvedet voidaan pumpata

kuivana kautena vesivarastoon ja märkänä kautenavesivaraston ohi muuhun vesialtaaseen (tai esim. ylivuotona)

à Jokainen pumppausvaihtoehto on kuvattava erikseenohjauslogiikkaan ja vietävä sinne (”if”, ”if and”, ”then”).

àVirtaamia ja varastoitumista tarkkailtavajatkuvastiàOhjauslogiikka perustuu veden syöttöön, varastoimiseen ja

vettä käyttävän yksikön vaatimuksiin. Rajoittavia tekijöitä ovatpumppujen ja putkistojen kapasiteettien lisäksivarastotilanteet.

à Vettä käyttävässä yksikössä voi olla esim. tarve vedelle japumppujen ja putkistojen kapasiteetit ovat riittävät, muttavarasto vähäinen.

à Voi olla myös, että varastoa on, mutta veden siirronvälineistön kapasiteetit eivät riitä.

àKalibrointi vaaditaan, jotta voidaanvarmistua siitä, että logiikka toimiioikeinà Systeemin kalibroinnin kannalta tarvitaan

enemmän virtaamanmittauspisteitä kuinvesitaseen kannalta.


COPYRIGHT©PÖYRY

ESITYKSEN SISÄLTÖ



10:30 – 10:40 TAUKO



11:50 LOUNAS


COPYRIGHT©PÖYRY

LAINSÄÄDÄNNÖN VAATIMUKSET JA PATOLUOKAT

· Patoturvallisuuslaki (494/2009) tuli voimaan 1.10.2009 ja valtioneuvoston asetuspatoturvallisuudesta (319/2010) 5.5.2010.

· Patoturvallisuusopas julkaistiin 9.11.2012. Päivitetty versio julkaistiin 2014(http://www.ymparisto.fi/download/noname/%7B9F52CD1B-9BC4-47CF-B883-E8C2A35AA4FB%7D/108552).


http://www.ymparisto.fi/download/noname/%7B9F52CD1B-9BC4-47CF-B883-E8C2A35AA4FB%7D/108552

COPYRIGHT©PÖYRY


· ”Jäte- ja kaivospadoilla mitoitustulva muodostuu yleensä suorasta sadannasta jasulamisaikaisesta valumasta padotusaltaaseen sekä altaan käyttöön liittyvästä täytöstäottaen huomioon altaan tarvittavan varastokapasiteetin myös häiriötilanteiden varalta.Patoaltaan mitoitustilanteessa veden täytyy mahtua altaaseen ilman, että padotettavaaainetta joudutaan juoksuttamaan altaasta. Säännöstelytilavuuden ja altaanvesijärjestelmän mitoitukseen vaikuttaa merkittävästi mahdollisuus juoksuttaapadotettavaa ainetta tulvatilanteessa. Juoksutusten mahdollisuutta voi rajoittaaympäristömääräykset. Muutoin jäte- ja kaivospadoille sovelletaan vesistöpadoilleesitettyjä mitoitustulvan toistuvuuksia.”


COPYRIGHT©PÖYRY

KAIVOSPADOT, VEDEN PURKUJÄRJESTELYT

· Yleensä järjestetty pumppaamalla– Rikastushiekan läjitys altaan reunalta, pumppaus altaan keskeltä– Rikastushiekan läjitys altaan reunalta, pumppaus toiselta reunalta– Rikastushiekan läjitys altaan keskeltä, veden keräys ja pumppaus altaan reunoilta

à Rikastushiekka voidaan purkaa yhdestä tai useammasta pisteestäsamanaikaisestià Pumppaamolle ja rikastushiekan purkupaikoille pitää olla kulkuyhteydet

· Lisäksi padoissa on oltava hätäylivuotorakenteet siten, että vesipinta ei ylitähätäylivedenkorkeutta (hätä-HW)– Ylivuotokynnykset– Putkijärjestelyt


COPYRIGHT©PÖYRY

VESITASEEN HUOMIOIMINEN KAIVOKSEN VESIENHALLINNANSUUNNITTELUSSA – PUMPPAUKSEN MITOITUS

· Riippuu myös vastaanottavasta päästä (prosessi / joku muu vesiallas / vedenkäsittely)· Pumppaustarve todennäköisesti muuttuu kaivoksen elinkaaren myötä

· Pumppaamojen toimintapiste– Pumput käyvät parhaalla hyötysuhteella– Mitoitus virtaaman ja nostokorkeuden suhteen– Nostokorkeuteen vaikuttaa painelinjan dimensio, materiaali, pituus ja topografia– Keskimääräisen virtaaman mukaan

· Pumppaamon maksimitoimintapiste– Hetkellinen maksimivirtaama– Pumput voivat toimia huonommalla hyötysuhteella

· Pumput taajuusmuuttajaohjattuina– Pumppaus joustavampaa (moottori pyörii prosessin tarpeen mukaisella nopeudella)– Taajuusmuuttajat nykyään verrattain halpoja– Säästöjä energiakustannuksissa– Pumppujen käyttö ”pumppuystävällisempää” (käyttölaitteiston rasitusten pieneneminen)


COPYRIGHT©PÖYRY

KAIVOKSEN VESITASEEN HUOMIOIMINEN PATOJENMITOITUKSESSA

· Mikäli vettä joudutaan edes hetkellisesti varastoimaan kaivospatojen sisäpuolella, sentulee olla suunniteltua toimintaa

· Suomen kaivoksilla joudutaan todennäköisesti varastoimaan kevättulvavesiä– Louhoksiin?– Rikastushiekka-alueille?– Muihin vesialtaisiin / padottujen alueiden sisäpuolelle?

· Varastojen kumuloitumisen seuranta!· Varastojen purkaminen!!

· Varastojen purkamisen voi estää:– Ympäristöluvan vaatimukset– Teknisten järjestelmien riittämättömyys


COPYRIGHT©PÖYRY

KAIVOKSEN VESITASEEN HUOMIOIMINEN PATOJENMITOITUKSESSA

· Minimi- ja maksimitavoiterajat vesipinnalle eri vuodenajoille· Esimerkki:· Kevättulvaa odotetaan huhti-toukokuulleà Maaliskuussa tavoite vesipinta 1, vastaa

vesitilavuutta 1à Toimijalla tiedossa kevättulvan odotettu rankkuusà Jos tiedossa, ettäkevättulvasta tulossa ”helppo”, vesipinta voidaan jättää ylemmälle tasolle


COPYRIGHT©PÖYRY


ESIMERKKI: MUUTOS LÄJITETTÄVÄN RIKASTUSHIEKAN KA-PITOISUUDESSA


Erotus 1,4Mm³/a à Myös prosessin lisäveden tarve kasvaa samassa suhteessa.Voi kuitenkin hetkellisesti vaikuttaa patoaltaiden sisällä olevaan vesimäärään.

Esimerkkitapaus 1



6,8 Mt/a

Esimerkkitapaus 2



8,2 Mt/a

COPYRIGHT©PÖYRY

PROSESSEIHIN LIITTYVIEN RISKIEN HUOMIOIMINEN

· Muutokset rikastushiekan määrässä· Rikastushiekkaan pidättyvän veden määrän muutokset (vrt. esimerkki aiemmin)· Muutokset läjitettävän rikastushiekan kiintoainespitoisuudessa

· Haasteet– Hankevaiheessa usein vähän tietoa rikastushiekan geoteknisistä ominaisuuksista ja siitä, miten

rikastushiekka läjittyy– Tuotantovaiheessakin rikastushiekka-alueet ovat pinta-alaltaan suuria alueita, joissa on

rikastushiekkaa erilaisissa läjitysvaiheissa à teoreettisesti keskiarvon määrittäminen pidättyneelleja pidättyvälle vedelle on erittäin hankalaa


COPYRIGHT©PÖYRY

YHTEENVETO JA KESKUSTELU

· Vesitase on työkalu vesienhallintaan· VESITASEEN LAADINTA AIKAISESSA HANKEVAIHEESSAqMahdollisia ongelmia§ Vesikierto epäselvä – tekninen suunnittelu ja ympäristösuunnittelu eivät kulje aina aikataulullisesti käsi

kädessä§ Ympäristön vaatimukset eivät vielä tarkoin tiedossa§ Osaprosessien vesitaseet eivät tarkoin selvillä (esim. puutteelliset tiedot rikastushiekan ominaisuuksista tai

louhosalueiden kallioperän ruhjeisuudesta)qMahdollisuudet§ Vesitaseen oltava mukautuva eri skenaarioille§ Vesitaseen varmuus ja epävarmuus arvioitava (apuna herkkyysanalyysit)

· Päivitys ja ylläpitö hankkeen edetessä ja tuotannon aikana· Suomen olosuhteissa vesitase usein nettopositiivinen (ainakin lopulta tai ainakin

kevätkuukausina)· Reagoitava varhaisessa vaiheessa, mikäli havaitaan vesien kumuloitumista tai

havaitaan kyseinen riski· Mikäli olevat lupaehdot eivät mahdollista vesien hallittua purkamistaà pikainen

muutoslupahakemus tai -menettely ELY-keskuksen kanssa


COPYRIGHT©PÖYRY

YHTEENVETO JA KESKUSTELU

· Tärkeää tunnistaa ja huomioida erilaiset padon käyttötilanteet (esim. jos padontakana joudutaan varastoimaan kevättulvavesiä)

· Arvioitava mahdollisimman oikein rikastushiekan määrät eri tuotantovaiheille· Huomioitava vuodenkierron vaikutukset padotustarpeisiin· Huomioitava padotustarpeen muutokset tuotannon edetessä· Arvioitava mahdolliset muutokset rikastushiekkojen vesipitoisuuksissa

(herkkyysanalyysit)· Järjestettävä riittävä hätäylivuotokapasiteetti


KAIVOSTEN VESITASE JA KAIVOSPATOJEN HYDROLOGINEN …

Documents

Transcript of KAIVOSTEN VESITASE JA KAIVOSPATOJEN HYDROLOGINEN …